原型固定器可帮助听力受损者用舌头“听”

对于听力严重受损的人来说，人工耳蜗已被证明是恢复部分听觉的绝佳工具。然而，这种通过刺激听觉神经起作用的小型电子设备需要手术植入，而且花费不菲。（设备和植入手术的费用加起来可能高达 40,000 美元。）

现在，为了寻找更实用的听力障碍解决方案，科罗拉多州立大学的研究人员开始向一个不太可能的器官寻求帮助：舌头。这个由三人组成的研究小组开发了一种支持蓝牙的麦克风耳机以及一个适合舌头的智能固定器。这两种设备协同工作，可以增强部分失聪者识别单词的能力。

别误会：舌头并不是通向耳朵器官的神奇管道。固定器/耳机系统通过重新编程大脑区域来工作，帮助它们将舌头上的各种感觉解释为某些单词。

“感觉就像舌头上有香槟泡沫或爆米花一样。”

该过程从耳机的麦克风开始，麦克风接收来自周围环境的声音和单词。处理器将这些声音转换成代表单个单词的独特而复杂的波形。然后，波形通过蓝牙发送到固定器，在那里，它们经过专门设计以刺激舌头。利用电极阵列，固定器根据接收到的波形，刺激舌头上独特的躯体神经（与触觉相关的神经）。电极刺激神经的强度刚好足以使它们激发自己的动作电位。

机械工程师约翰·威廉姆斯告诉《大众科学》 ：“有些人认为这种感觉就像舌头上有香槟泡沫或爆米花的感觉。”

据该团队的研究人员之一莱斯利·斯通-罗伊 (Leslie Stone-Roy) 介绍，团队之所以选择舌头，是因为它具有辨别触觉的超灵敏能力。

“我们能够区分舌头上相距很近的细微点，”科罗拉多州立大学兽医学和生物医学学院助理教授 Stone-Roy 说道。“这与指尖类似；这就是我们用手指阅读盲文的原因。舌头的相似之处在于它具有很高的敏锐度。”

经过大量的时间和练习，固定器有助于增强大脑识别某些单词的能力。例如，每次麦克风听到“球”这个词时，固定器都会刺激舌头上的相同神经模式。随着时间的推移，大脑学会将特定的舌头感觉与“球”这个词联系起来，使以后更容易识别这个词。

研究人员将他们的技术与阅读盲文的策略进行了比较。通过练习，盲人可以学会轻松地将凸起的模式与字母或单词联系起来。他们的设备也是同样的概念，但大脑不是有意识地记住哪个单词与哪个模式相匹配，而是下意识地将各种舌头模式与实时发出的不同声音联系起来。“我们使用声音信息而不是符号信息，”科罗拉多州立大学研究生兼研究团队成员 JJ Moritz 说。

然而，研究人员指出，他们的设备最适合那些听力尚未完全丧失的人；这样，设备就可以增强他们已经能够听到的微弱声音。研究人员还谈到了智能固定器存在的一个大问题：他们如何防止患者触电？

“电源非常集中；我们现在只使用 5 伏电压，”莫里茨说。“我们用 9 伏电池供电，所以可能发生的最糟糕的情况就是感觉就像舌头接触了 9 伏电压。但我们不会通过舌头传送任何电流。”

目前，研究人员仍在完善他们的设备，并试图绘制出舌头上的所有躯体神经。然后，他们将努力缩小设备尺寸并移除电线，以便它能够舒适地放入人的嘴里。但一旦系统完成，它就可以成为人工耳蜗的更便宜的替代品，成本约为 2,000 美元（尽管研究人员没有具体说明如何降低成本）。此外，固定器不需要手术，这可能对那些不愿接受手术的人有利。

此外，该团队还设想了除了帮助听力损失者之外的其他应用。莫里茨说，他们有兴趣在未来探索该设备的语言翻译功能。听觉输入并不是该固定器可以增强的唯一感觉。它还可以改善失去的触觉。

“假设某人失去了一只手，你想为他们制作一只假肢，”威廉姆斯指出。“如果我们在手指中放入触觉传感器，然后刺激舌头（每次手触摸某物时），那将会很有趣。在某种程度上，大脑正在接收这只仿生手末端的触觉。感觉替代是大脑可以非常快速完成的事情。”